电池结构的组件介绍

电池和电池的结构是储能的基本支柱。

本文深入探讨了构成这些单元的组件，包括电极、隔板和电解质。介绍了堆叠板和圆柱形结构之间的比较分析，以及细胞盒的重要性以及初级和次级化学之间的区别。讨论扩展到串联电池的配置，形成串，并并联创建电池组。

混淆的一个来源是电池和电池之间的含义差异。术语“电池”通常意味着“一排...”。就像在一连串枪或电池母鸡中一样。电池是一排电池。典型的 12 伏汽车电池由六节标称为 2 伏的电池制成。

电极

电极，也称为“板”，是电池的集电器。负极板从电解质中收集电子，在此过程中带负电。

另一方面，正极板从电解质中收集带正电的离子，为每个离子释放一个电子，因此在此过程中带正电。

电极是金属的或由金属浆料组成，当电解质与电解质一起时，这些浆料会化学充电。它们可能是圆形的，但通常是扁平的，或者由平板卷成或折叠成线圈或束制成，使正极板和负极板紧密地靠在一起。

虽然铅酸电池可以被认为是具有纯铅板，但铅金属实际上含有约10%的锑以增加铅板的强度。

分隔符

保持靠近的电极偶尔会接触，导致短路并导致高故障电流。为了阻止这些短路，通常在相对的板之间放置一个分离器，如图1所示。铅酸电池中的隔板曾经只是干燥的木材，但随着技术生产出更好的材料，隔板变成了多孔薄塑料片，使板更紧密地结合在一起。

* 图1. 典型的湿电池结构。图片由ResearchGate提供*

随着对更轻、更小电池的不断探索，使用印有金属电极丝网的隔膜材料的新技术不仅是可能的，而且可能已经在使用。

电解质

电解质与电极或板一起形成进行化学反应的三重奏。请记住，通常同时有两个（或多个）化学反应：一个在正极板上，一个在负极板上。

电解质将离子从一个板输送到另一个板。因此，电解质越厚，离子行进的距离越大。更流动的电解质将允许离子更自由地传播，但更有可能溢出或溢出。因此，凝胶型或糊状电解质已变得很常见，但电池必须能够散热，以使糊状物和凝胶不会沸腾或变干。放气还会导致电池永久损坏。

堆叠板与圆柱形结构

较旧的铅酸电池由铸造铅板制成，上面装有糊状物。然后将这些板和隔板堆叠起来，通常在两侧都有负极板，因此总是比正极板多一个负极板。电池通常被称为 7 板、9 板或多达 17 板电池。

另一种适用于较薄板的结构形式是将板形成适合圆柱体的卷状，圆柱体成为单元。总体设计目的是增加板的面积，减少内阻。

细胞盒

如上所述，将电池组或板和分离器包装放入电池盒或圆柱体中，为电池组提供安全的家，保护其免受机械损坏并将电池组保持在可以连接正负极连接的位置。

细胞盒的底部有一个空间供任何外来颗粒收集，因此它们不会使板的底部短路。该空间随电池的设计而变化，但可能会充满，导致电池短路，从而导致电池非常热。

否则，盒子与板紧密贴合，以防止它们移动，尤其是在道路使用等移动应用中。细胞盒的顶部在酸上方留出一些空间，因此不会溢出或飞溅。这也允许一些冒泡而不会将酸排放到外部世界。

电池盒的顶部通常由带有通风盖的胶合或焊接顶盖封闭，该顶盖允许电池呼吸，排出任何气体或蒸汽，同时防止灰尘和污垢进入。

顶盖中的其他开口用于端子，在大多数单元格中，端子只是与下一个单元格连接。

初级化学与二级化学

电池和电芯技术分为原电池和次级电池。二次电池可以很容易地，或者至少在经济上，一旦平坦（耗尽能量）就充电。

因此，原电池通常被认为是不可充电的，这并不完全正确。许多原代电池可以充电，但该过程效率低下，可能产生毒性或污染。

碱性电池直到几年前才被认为是可充电的，当时设计和制造了合适的充电器。然后，一些电池制造商开始制造设计上被认为是可充电的电池。

串联单元格 – 字符串

当电池仅产生很小的端电压时，它们串联以产生更高的总电压，即电池端电压。请记住，“电池”通常被视为连续多个项目。当单独的电池串联连接时，它们通常被称为“电池串”，这一术语在太阳能电池系统中变得越来越普遍。换句话说，一串细胞是一组电池。

**示例 1： **12 V 高功率手电筒使用端电压为 1.5 伏的“D”电池。需要多少个单元格？

并行单元 – 银行

当多串电池或电池的电池并联以增加总电流容量时，它被称为电池组。

**示例 2： **如果将 36 个铅酸电池连接在电池组中以产生 12 V，则有多少组电池？

电池和电池结构的要点

深入了解电池和电池结构对于理解其功能和优化性能至关重要。电极、隔膜、电解质和电池盒是有助于电池和电池整体运行的关键部件。堆叠板和圆柱形结构之间的选择，以及初级和次级化学，决定了电池对特定应用的适用性。此外，串联或并联电池可以控制电压和电流输出。